Потери напряжения в однофазном трансформаторе. Внешние характеристики и кпд

Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость вторичного напряжения U ₂ от тока нагрузки I ₂ при заданном коэффициенте мощности нагрузки cosφ_н и номинальном первичном напряжении U _1ном. Ток I ₂ задают не в абсолютных, а в относительных единицах β = I ₂/ I _2ном = I ₁/ I _1ном, где β – коэффициент загрузки трансформатора. Изменение напряжения на выходе трансформатора D U, %:

определяет вид внешней характеристики:

.

Внешние харак­теристики (а) и КПД трансформатора (б)

При активной и активно-индуктивной нагрузке наблюдается падение напряжения U ₂ с ростом I ₂, а для активно-емкостной нагрузки напряжение U ₂ может расти с ростом I ₂.

КПД трансформатора

η = = 1 –,

где P ₂ – активная мощность, потребляемая нагрузкой; P ₁ – активная мощность, потребляемая трансформатором из сети; ∆P = ∆P _ст + ∆P _м – сумма мощностей потерь в стали сердечника и меди обмоток.

Для расчета η используют

.

Типичный ход кривой η(β) показан на рисунке. КПД максимален при b=.

31. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. Уравнения э.д.с., м.д.с. и токов. Вращающееся магнитное поле, создаваемое неподвижной обмоткой, используется в асинхронной машине, которая является машиной переменного тока. Статор 1 представляет собой цилиндр, составленный из листов электротехнической стали, листы имеют форму колец со штампованными пазами. В пазах 2 закладывается статорная обмотка. Выполняется она так, что при включении ее в сеть переменного в расточке статора (внутри

 

Рис. 37. Устройство асинхронной машины.

цилиндра) образуется магнитное поле, вращающееся вокруг оси статора с постоянной скоростью. Ротор 3 имеет вид цилиндра, набранного из круглых листов стали. У поверхности его вдоль образующих расположены проводники 4, составляющие обмотку ротора. Она не связана с внешней электрической сетью. Токи в ней возникают в результате того, что ротор при вращении отстает от вращающегося поля. Значение этих токов определяется скоростью вращения магнитного поля относительно ротора. Эта скорость оценивается понятием скольжения асинхронной машины:

s = (n_о - n)/n_о,

где n_о - скорость вращения магнитного потока, или синхронная скорость, n - скорость вращения ротора, n = n_о (1 - s). Условием возникновения токов в роторе является неравенство скоростей n ¹ n_о, ротор не может вращаться со скоростью, равной синхронной, поэтому и возникло название асинхронная («а» - отрицание).

Ротор выпускается как фазным, так и короткозамкнутым. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выполненную подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником, три конца выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом. Через щетки в ротор включается 3-фазный пусковой или регулировочный реостат, т.е. в каждую фазу вводится активное сопротивление. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой. Короткозамкнутый ротор проще, чем фазный. Отверстия вблизи наружной части каждого листа сердечника составляют продольные пазы, в которые заливается алюминий. Твердея, он образует продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко стержни. Полученная токопроводящая система называется беличьей клеткой. Двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее просты, надежны и дешевы и наиболее распространены.

Электромагнитная мощность, передаваемая ротору вращающимся магнитным полем, равна:

Р_эм. = М_эм. p n_о /30 = М_эм. 2p f/р

М ≈ М_эм. = с Ф I₂ cos ψ₂ (н м), если Ф (вб), I (А) – уравнение м.д.с.

– уравнение э.д.с.

– уравнение токов.

Асинхронный трехфазный двигатель с фазным ротором состоит из неподвижной части-статора и подвижной-ротора. Статор включает в себя корпус, магнитопровод, обмотку; ротор- вал, магнитопровод, обмотку и кольца. Магнитопровод изготавливают из отдельных тонких пластин электротехнической стали и имеет пазы, в которые уложении три обмотки смещенные между собой на 120 градусов. Обмотки статора и ротора соединены как правило в звезду. Обмотка статора подсоединяется к сети, а обмотка ротора через щетки к реостату. При подключении статора к сети с напряжением U, по его обмоткам протекают синусоидальные токи I, благодаря чему создаётся магнитное поле. В результате пересечения этим полем обмоток ротора в них создаётся ЭДС и ток. Взаимодействие тока с магнитным полем приводит во вращение ротор.

Уравнение МДС: M = C*I*Ф